航空工程材料（第3版）課件 6有色金屬

第六章有色金屬概述黑色金屬:包括鐵、鉻、錳及其合金。有色金屬:除黑色金屬（Fe，Cr，Mn）以外的金屬，稱為有色金屬或非鐵金屬。

鋁、鈦、鎂等金屬的密度小，分別為2.7g/cm3、4.5g/cm3和1.74g/cm3，因此，這幾種金屬被稱為輕金屬，其相應(yīng)的合金稱為輕合金。

輕合金具有密度小、比強(qiáng)度高、比剛度大、耐熱、耐腐蝕、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等特點(diǎn)，在航空、航天領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。鋁為銀白色而具光澤的金屬，為地殼中含量最高的金屬元素。鋁是一種密度小、抗腐蝕的結(jié)構(gòu)材料，通過(guò)合金化可以使其強(qiáng)化。6.1鋁及鋁合金6.1.1工業(yè)純鋁1.純鋁特性：1)密度小，只有2.7g/cm3，僅為鋼鐵之三分之一，熔點(diǎn)低，660℃。2)為面心立方晶格，塑性很好，δ=35～40%，強(qiáng)度低，σb=80～100Mpa，硬度很低，不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化。3)導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性好，僅次于銀、銅，鋁之導(dǎo)電率為銅的60%，但重量亦僅為銅之三分之一。4)良好的耐蝕性。2.用途純鋁除了是煉制鋁合金的主要原料外，在航空上還用于作導(dǎo)線、隔熱鋁箔等。純鋁不用于結(jié)構(gòu)件，純鋁鉚釘剪切強(qiáng)度低，用于飛機(jī)非結(jié)構(gòu)件的連接。3.純鋁牌號(hào)：航空上通常采用美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)（AA）標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)牌號(hào)用1×××作為純鋁的牌號(hào)1

×

××①②③①表示主要元素（AL）②表示受控雜質(zhì)的個(gè)數(shù)③表示含鋁量（99+0.××%）例如，1030的含鋁量為99.30%。1130，1230，1330分別表示為對(duì)其1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)雜質(zhì)含量分別予以單獨(dú)控制。6.1.2鋁合金的分類及牌號(hào)按加工工藝不同：變形鋁合金鑄造鋁合金。1變形鋁合金的牌號(hào)航空上通常采用美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)（AA）標(biāo)準(zhǔn)，鋁或鋁合金的牌號(hào)用四位數(shù)字表示。見(jiàn)表6-12美國(guó)鋁合金的牌號(hào)航空上通常采用美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)（AA）標(biāo)準(zhǔn)。鋁或鋁合金的牌號(hào)用四位數(shù)表示，第一位數(shù)表示鋁或鋁合金的類型。

2∽8

×

××①②③①表示主要合金元素②表示對(duì)原來(lái)合金的改進(jìn)次數(shù)，中國(guó)牌號(hào)為字母③表示合金的編號(hào)1×××工業(yè)純鋁鋁之外成分不超過(guò)1%2×××鋁銅合金，以銅為主要合金元素的鋁合金。例如2024、2017、2117、2224、2324、2524等硬鋁合金。3×××鋁錳合金，以錳為主要合金元素的鋁合金。例如3003防銹鋁合金。4×××鋁硅合金，以硅為主要合金元素的鋁合金，焊接性好。5×××鋁鎂合金，以鎂為主要合金元素的鋁合金。例如5052鋁合金。6×××鋁硅鎂合金，鎂和硅為主要合金元素的鋁合金。例如6061鍛鋁合金。7×××鋁鋅合金，以鋅為主要合金元素的鋁合金。例如7075鋁合金。8×××其它系列，以其它合金元素為主要合金元素的鋁合金。9×××備用系列3鑄造鋁合金的牌號(hào)

鑄造鋁合金用漢語(yǔ)拼音字母加數(shù)字“

ZL1××”~“ZL4××”表示其中“ZL”表示鑄造鋁合金。字母ZL之后的一位數(shù)字代表不同的主要合金元素ZL1××為鋁硅合金，ZL2××為鋁銅合金ZL3××為鋁鎂合金，ZL4××為鋁鋅合金。最后兩位數(shù)字沒(méi)有特殊意義，僅用來(lái)識(shí)別同一組中的不同合金，有時(shí)在這兩位數(shù)字后面還有一位字母，表示是對(duì)該合金的改型。6.1.3變形鋁合金1變形鋁合金的熱處理1）分類不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金：防銹鋁（按抗蝕性能分）可以熱處理強(qiáng)化的鋁合金：硬鋁、超硬鋁、鍛鋁（按力學(xué)性能分）Wroughtaluminumalloy：以壓力加工方法生產(chǎn)的鋁合金強(qiáng)度較高、比強(qiáng)度大且適宜于塑性成形的鋁合金2.變形鋁合金的熱處理方法

鋁合金常用的熱處理方法：1）退火2）固溶處理（操作過(guò)程與淬火相同）3）時(shí)效（操作過(guò)程與回火相同）退火：軟化處理，獲得穩(wěn)定組織或優(yōu)良的工藝塑性。固溶處理+時(shí)效：強(qiáng)化處理，提高強(qiáng)度性能。1)退火鋁合金退火的目的：降低強(qiáng)度、硬度，提高起塑性，便于加工。通常有完全退火和不完全退火。完全退火：獲得最大的成型性，以便隨后進(jìn)行變形量較大的成型工藝。不完全退火：部分消除加工硬化效應(yīng)，以便隨后進(jìn)行變形量較小的成型工藝。2)鋁合金的固溶處理（淬火處理）目的：獲得過(guò)飽和的鋁基固溶體，為了得到良好的塑性及隨后的時(shí)效來(lái)提高它的強(qiáng)度和硬度。固溶處理原理與鋼不同，將鋁合金加熱到規(guī)定溫度，并保溫至規(guī)定時(shí)間（讓金屬化合物全部溶入固溶體中），再將鋁合金在冷卻劑中快速冷卻（使金屬化合物來(lái)不及析出），鋁合金淬火后得到是過(guò)飽和、不穩(wěn)定的固溶體，強(qiáng)度、硬度不高，而塑性很好，所以稱為固溶處理。以Al-Cu合金為例：Cu在α固溶體中的溶解度室溫時(shí)最大為0.5%Cu，加熱到548℃時(shí)極限溶解度為5.65%Cu，將含4%Cu的Al-Cu合金加熱到550℃保溫一段時(shí)間后，在水中快冷時(shí)，強(qiáng)化相CuAl2來(lái)不及析出，在室溫下得到過(guò)飽和α固溶體；其強(qiáng)度為σb≈250Mpa（未淬火時(shí)σb≈200MPa）。固溶處理得到的過(guò)飽和α固溶體不穩(wěn)定，有分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。3)時(shí)效或時(shí)效硬化

鋁合金固溶處理后強(qiáng)度硬度較小，但固溶處理后在一定溫度下，放置一段時(shí)間，強(qiáng)度和硬度明顯提高。這種現(xiàn)象稱為時(shí)效或時(shí)效硬化現(xiàn)象。原因：是隨著時(shí)間的增加，強(qiáng)化相從過(guò)飽和α固溶體中緩慢析出，使強(qiáng)度和硬度明顯提高。根據(jù)時(shí)效溫度的不同，分為自然時(shí)效、人工時(shí)效和過(guò)時(shí)效。自然時(shí)效：淬火處理后室溫下自發(fā)強(qiáng)化。人工時(shí)效：淬火后在烘箱內(nèi)加熱到一定溫度并保溫一定時(shí)間。過(guò)時(shí)效：時(shí)效溫度過(guò)高，或在一定溫度下時(shí)效時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能得到最高強(qiáng)度和硬度的時(shí)效。超硬鋁合金進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理的目的是改善耐應(yīng)力腐蝕或晶間腐蝕的性能。3鋁合金的基本狀態(tài)1）鋁合金熱處理狀態(tài)表示法O—可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化鋁合金的退火狀態(tài)。F—鋁合金處在制造狀態(tài)（對(duì)熱處理未加控制，自由加工狀態(tài)），對(duì)于鑄鋁表示材料處于鑄造狀態(tài)。T—與其后面的數(shù)字表示可熱處理強(qiáng)化鋁合金的熱處理狀態(tài)。-T3：固溶熱處理后冷作硬化和自然時(shí)效。只有供貨廠提供的材料才有此狀態(tài)。-T31：固溶熱處理后通過(guò)矯平拉伸來(lái)冷作硬化，自然時(shí)效。2024鉚釘是一種典型的應(yīng)用。-T3511：固溶熱處理，通過(guò)拉伸來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力，并允許略加矯直，然后自然時(shí)效。應(yīng)用于2024擠壓型材。-T42：由用戶進(jìn)行固溶熱處理和自然時(shí)效到基本穩(wěn)定狀態(tài)；適用于2024-O和6061-O鋁合金。-T6：固溶熱處理后人工時(shí)效，冷作產(chǎn)生的影響不大。-T62：由用戶固溶熱處理和隨后人工時(shí)效。-T73：固溶熱處理和過(guò)時(shí)效，適用于7XXX鋁合金。航空公司可進(jìn)行的熱處理-T42，-T62，-T732)鋁合金的應(yīng)變硬化表示法

表示法：字母“H”和后面的1位或幾位數(shù)表示不可熱處理強(qiáng)化鋁合金的強(qiáng)化處理狀態(tài)。H1—冷加工達(dá)到所需尺寸產(chǎn)生應(yīng)變硬化。第二位數(shù)表示硬化程度H12—1/4硬化H14—半硬化H16—3/4硬化H18—完全硬化H19—超硬化H2—冷加工應(yīng)變硬化后，不完全退火。第二位數(shù)表示硬化程度，同H1的表示方法；H3—應(yīng)變硬化，并進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的穩(wěn)定化處理3常用變形鋁合金根據(jù)性能和用途，又分為：1）防銹鋁2）硬鋁3）超硬鋁4）鍛鋁等耐蝕性好，有良好的塑性和焊接性。不能熱處理強(qiáng)化，可通過(guò)冷作硬化來(lái)提高強(qiáng)度和硬度。主要有Al-Mn系和Al-Mg系防銹鋁。

Al-Mn系：有少量錳，強(qiáng)度很低，僅限飛機(jī)非結(jié)構(gòu)件，如小的整流罩。

Al-Mg系:有少量鎂和鉻，強(qiáng)度較低，應(yīng)變硬化后強(qiáng)度可達(dá)280Mpa左右，不作結(jié)構(gòu)件，僅限于非結(jié)構(gòu)件，如:飛機(jī)油箱，防銹蒙皮，液壓管，鉚釘(5056-H32)等。1)防銹鋁2)硬鋁（Al-Cu-Mg系）

合金通過(guò)固溶處理與時(shí)效強(qiáng)化，具有較高的強(qiáng)度，較高的抗疲勞性能和斷裂韌性，裂紋擴(kuò)展速率較低。2024是硬鋁的最典型代表，其性能隨狀態(tài)而有明顯區(qū)別，-T3、-T4狀態(tài)具有高韌性，-T6、-T8狀態(tài)則有較好的強(qiáng)度、抗腐蝕性能。冰箱鉚釘：使用前應(yīng)經(jīng)固溶處理，淬火后放在冰箱內(nèi)冷凍保存（延遲時(shí)效硬化），使用時(shí)從冰箱中取出，如2024-T4，2017-T4，具有高的剪切強(qiáng)度，用在受力大的部位。2024-T4鉚釘在鉚后11小時(shí)只具有其一半的剪切強(qiáng)度，約4天后達(dá)到最高。外場(chǎng)鉚釘2117-T3：即時(shí)可用，具有較高的剪切強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性。3)超硬鋁（Al-Mg-Zn-Cu系）

主要是通過(guò)固溶處理與時(shí)效強(qiáng)化，提高強(qiáng)度，屬于強(qiáng)度最高的鋁合金系列。7A09是最典型代表。4）鍛鋁（Al-Mg-Si-Cu系）

熱塑性好,韌性高，適合鍛造。其中6061是最典型代表，具有廣泛的用途。6.1.4鑄造鋁合金（castaluminumalloy）定義：用來(lái)直接澆鑄各種形狀的機(jī)械零件的鋁合金。特點(diǎn)：流動(dòng)性好，但塑性差。1.Al-Si系通常稱鋁硅明。

ZL102有優(yōu)良的鑄造性能，強(qiáng)度較低(≈600Mpa)，適合形狀復(fù)雜受力很小的零件。如儀表殼體。ZL107我國(guó)常用的鋁活塞材料。2.Al-Cu系

ZL201是鑄鋁中強(qiáng)度最高的鋁合金，300℃下仍能保持較高強(qiáng)度，鑄造性能和抗蝕性差，用于300℃下工作的形狀簡(jiǎn)單的鑄件，如活塞。3.Al-Mg系

ZL301強(qiáng)度高，鑄造性能不好，抗蝕性好。4.Al-Zn系

ZL401強(qiáng)度較高,鑄造性能好,抗蝕性差。國(guó)外航空航天最常用的兩個(gè)鑄造鋁合金為A201-T7和A357-T6。A201所含的主要合金元素是銅，是一種高強(qiáng)度、可熱處理的鑄造鋁合金。-T7狀態(tài)為過(guò)時(shí)效狀態(tài)，具有高強(qiáng)度、中等延展性、最佳抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。A357是可熱處理的鋁-硅-鎂合金，一般用于永久形鑄件與優(yōu)質(zhì)鑄件，具有優(yōu)良的鑄造性能。6.1.5鋁合金在飛機(jī)上的應(yīng)用

鋁合金在飛機(jī)上應(yīng)用廣泛。見(jiàn)附表.1791年，英國(guó)化學(xué)家格雷戈?duì)栄芯库佽F礦和金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)了鈦1795年，德國(guó)化學(xué)家克拉普羅特發(fā)現(xiàn)了粉末狀的二氧化鈦1910年，美國(guó)化學(xué)家亨特第一次制得純度達(dá)99.9%的金屬鈦鈦在地殼中的豐度占第七位，0.42%金屬占第四位（鋁、鐵、鎂、鈦）在宇宙火箭和導(dǎo)彈中，已大量用鈦代替鋼鐵。極細(xì)的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽(yù)為宇宙金屬，空間金屬。6.2鈦及鈦合金含有少量Fe、C、O、N、H等雜質(zhì)，鈦含量不低于98.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的致密金屬鈦。鈦是銀白色的金屬,密度小、耐蝕性好、耐熱性高、比剛度和比強(qiáng)度高、焊接性能好等，而且地殼中含量豐富6.2.1工業(yè)純鈦的基本特性（1）.密度為4.5g/cm3，介于鋼和鋁之間。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量只有同體積鋼鐵的一半鈦雖然比鋁重，而它的硬度卻比鋁大2倍。⑵導(dǎo)熱系數(shù)小：鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的五分之一，銅的二十五分之一。⑶無(wú)磁性，無(wú)毒：鈦是無(wú)磁性金屬，在很大的磁場(chǎng)中不被磁化，無(wú)毒且與人體組織及血液有很好的相容性（人工關(guān)節(jié)材料）。⑷耐熱性佳：因熔點(diǎn)高，使得鈦被列為耐高溫金屬。⑸耐低溫：可在低溫下保持良好的韌性及塑性，是低溫容器的理想材料。⑹耐蝕性佳：在空氣中或含氧的介質(zhì)中，鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜，保護(hù)鈦基體不被腐蝕。⑺超導(dǎo)特性:當(dāng)溫度低于0.49K時(shí)，鈦呈現(xiàn)超導(dǎo)特性，經(jīng)過(guò)適當(dāng)合金化，超導(dǎo)溫度可提高到9～10K。⑻熔點(diǎn)高：1668℃，具有較高的熱強(qiáng)度。⑼同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鈦元素在882.5℃發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在882.5℃以下為密排六方晶格的α-Ti，882.5℃以上為體心立方晶格的β-Ti。

α-Ti←882.5℃→β-Ti（＜882.5℃密排六方結(jié)構(gòu))（＞882.5℃體心立方結(jié)構(gòu)）

α-Ti具有良好塑性，但σs、σb接近，σs～

σb=0.7～0.9，彈性模量E值小，壓力加工性能不如鋼。⑽牌號(hào)：按雜質(zhì)含量分三個(gè)等級(jí)TA1，TA2，TA3；TA為α型鈦合金的代號(hào)，數(shù)字表示合金的序號(hào)。隨著序號(hào)增大，鈦的純度降低，抗拉強(qiáng)度提高，塑性下降。（Ti-35A雜質(zhì)極微，Ti-50A雜質(zhì)微，Ti-65A雜質(zhì)微）。1、鈦可進(jìn)行鍛造、軋制、擠壓、沖壓等各種壓力加工.原則上加熱鋼材所采用的設(shè)備都可以用于鈦材加熱，絕不允許使用氫氣加熱。2、鈦的屈強(qiáng)比(σ0.2／σb)較高，一般在0.70～0.95之間，變形抗力大，而鈦的彈性模量相對(duì)較低，因此鈦材在加工成型時(shí)比較困難。3、純鈦只能冷變形強(qiáng)化。當(dāng)變形程度大于30％以后，強(qiáng)度增加緩慢，塑性不再明顯降低。4、純鈦具有良好的焊接性能，焊縫強(qiáng)度、延性和抗蝕性與母材相差不多。為防止焊接時(shí)的污染，須采用鎢極氬氣保護(hù)焊。5、鈦的切削加工比較困難，主要原因是鈦的摩擦系數(shù)大，導(dǎo)熱性差，熱量主要集中在刀尖上，使刀尖很快軟化。純鈦工藝性能純鈦的熱處理：再結(jié)晶退火（540～700℃）和去應(yīng)力退火（450～600℃），退火后均采用空冷。雜質(zhì)元素對(duì)鈦性能的影響雜質(zhì)元素主要有氧、氮、碳、氫、鐵和硅。前四種屬間隙型元素，后二種屬置換型元素，可以固溶在α相或β相中，也可以化合物形式存在。鈦的硬度對(duì)間隙型雜質(zhì)元素很敏感，雜質(zhì)含量愈多，鈦的硬度就愈高。6.2.2鈦合金一、鈦的合金化及分類

以鈦為基礎(chǔ)，加入一種或幾種其它元素構(gòu)成的合金，稱為鈦合金。

加入鈦中的合金元素（Al，V，Sn，Mo等）起固溶強(qiáng)化作用，溶入α-Ti形成α固溶體，溶入β-Ti形成β固溶體。鈦合金中合金元素的作用：⑴固溶強(qiáng)化：提高室溫強(qiáng)度最顯著的元素為鐵、錳，鉻、硅；其次為鋁、鉬、釩；而鋯、錫、鉭、鈮強(qiáng)化效果差。⑵穩(wěn)定α相或β相：合金元素提高或降低相變點(diǎn)。⑶增強(qiáng)熱處理強(qiáng)化：添加β穩(wěn)定元素，增加合金淬透性。⑷鋁、錫有防止ω相形成作用，稀土可抑制α2相析出，β同晶元素有阻制β相共析分解的作用。⑸改善合金的耐熱性：加鋁、硅、鋯，稀士等。⑹提高合金的耐蝕性和擴(kuò)大鈍化范圍：加鈀、釕、鉑，鉬等。鈦合金－合金元素合金元素α穩(wěn)定元素β穩(wěn)定元素中性元素間隙元素置換元素間隙元素置換元素置換元素C、N、OAl、GaZr、Sn、Hf、Ge、Ce、La、MgHβ同晶元素β共析元素V、Nb、Mo、Ta慢速分解快速分解Cr、Mn、Fe、CoSi、Cu、Ag、Ni、Y、W、B根據(jù)使用狀態(tài)的組織，鈦合金分為三類牌號(hào)分別以TA、TB、TC加上編號(hào)來(lái)表示。1.α型鈦合金,如TA4（Ti-3Al）；TA7(Ti-5Al-2.5Sn)。2.β型鈦合金,如TB1(Ti-3Al-8Mo-11Cr);TB2(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)。3.α+β型鈦合金,如TC4（Ti-6Al-4V）；TC10(Ti-6Al-6V-2Sn)。二、鈦合金的熱處理1.消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理對(duì)構(gòu)件加溫，在525℃下保溫6小時(shí)后空冷。處理后，表面會(huì)起皮或色澤發(fā)暗，可把構(gòu)件浸在酸性溶液中進(jìn)行酸洗（10～20%硝酸+1～3%氟氫酸，溫度為室溫或稍高）。2.完全退火將構(gòu)件加熱到538℃～900℃，保溫16分鐘至數(shù)小時(shí)（取決于構(gòu)件厚度和冷加工量）后空冷。處理后構(gòu)件表面出現(xiàn)的起皮現(xiàn)象，可進(jìn)行堿性清洗。完全退火后，韌性和延展性提高，改善了機(jī)加性能。三、鈦合金的主要性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：1.比強(qiáng)度高:其強(qiáng)度一般為600～1110Mpa，最高強(qiáng)度可達(dá)1500Mpa，具有比各種合金都高的比強(qiáng)度，這是它作為航空材料的主要原因。2.熱強(qiáng)度高:熔點(diǎn)高，再結(jié)晶溫度也高，具有較高的熱強(qiáng)度，能在600℃下長(zhǎng)期工作，可向800～900℃高溫發(fā)展，可與耐熱鋼相媲美。3.抗蝕性好:在表面形成一層致密、牢固的TiO2膜，能抵抗大氣的腐蝕，海水中抗蝕性僅次于鉑，在高溫下仍具有良好的耐蝕性，耐蝕性超過(guò)不銹鋼。缺點(diǎn)：1.工藝性能差，導(dǎo)熱性小，摩擦系數(shù)大，切削加工異常困難，切削加工性差。2.高溫易吸收氫、氧等而變脆，所以熱加工只能在真空或保護(hù)氣氛中進(jìn)行。3.耐磨性差。4.生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。三、常用鈦合金鈦合金一般分為三大類：α型鈦合金（牌號(hào)：TA*，TA1~TA3為工業(yè)純鈦）β型鈦合金（牌號(hào)：TB*）α+β型鈦合金（牌號(hào)：TC*）1.α型鈦合金α型鈦合金的主要合金元素是鋁還有中性元素錫和鋯。其中鋁大大地使合金強(qiáng)化。α型鈦合金不能熱處理強(qiáng)化，只能退火狀態(tài)下使用。α型鈦合金在室溫下本質(zhì)上只有一單相存在，這點(diǎn)與純鈦相近的。α型鈦合金室溫強(qiáng)度不高，組織穩(wěn)定，抗氧化性好，具有良好焊接性好、低溫韌性和高溫持久強(qiáng)度（高于β型和α+β型）。用于飛機(jī)上受力不大的板材或管材結(jié)構(gòu)件。2.β型鈦合金室溫下基本上是單一的β相，可熱處理強(qiáng)化，時(shí)效硬化后達(dá)到高的強(qiáng)度水平，甚至可代替超高強(qiáng)度鋼。時(shí)效狀態(tài)的β型鈦合金，具有所需的高強(qiáng)度和可以被承受的低的斷裂韌性。退火狀態(tài)的β型鈦合金，具有優(yōu)良的沖壓性能、中等強(qiáng)度和所需的斷裂韌性。但合金化復(fù)雜，組織不穩(wěn)定，耐熱性不高。TB1，TB2鈦合金應(yīng)用較少，常用于250℃以下長(zhǎng)期工作或350℃以下短時(shí)工作；主要應(yīng)用于壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載荷旋轉(zhuǎn)件，成形性好的飛機(jī)構(gòu)件或緊固件。3.α+β型鈦合金兼有α、β型鈦合金的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)熱處理可以進(jìn)一步強(qiáng)化。熱強(qiáng)度高，塑性好，便于成形，大多數(shù)焊接性能不好。α+β型鈦合金應(yīng)用很廣泛。其中Ti-6Al-4V（TC4）是使用最多的鈦合金，綜合性能好的多用途鈦合金。淬火時(shí)效后，其強(qiáng)度σb≈1110Mpa。退火狀態(tài)下，σb≈950MPa,最高工作溫度400℃，用于制造飛機(jī)壓氣機(jī)盤、葉片及飛機(jī)構(gòu)件等，如應(yīng)用在MD-82機(jī)身尾段吊掛處蒙皮（退火狀態(tài)）、肋（退火狀態(tài)）、后梁（退火狀態(tài)）；B737-700水平尾翼與機(jī)身連接的接頭；B747主起落支撐梁模鍛件，重1724Kg。6.2.2鈦合金的應(yīng)用

表6-5列出了鈦合金在航空航天領(lǐng)域的部分應(yīng)用情況。鈦合金泵美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造4鈦合金的應(yīng)用鈦鋼復(fù)合反應(yīng)釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔純鈦主要用于350℃以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應(yīng)器，海水凈化裝置及艦船零部件。4鈦合金的應(yīng)用鈦合金氫泵誘導(dǎo)輪鈦合金氫泵殼體鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵-Ti合金組織常用牌號(hào)有TA5、TA7等：主要用于制造500℃以下工作的零件，如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的蝸輪機(jī)匣及飛船上的高壓低溫容器等。4鈦合金的應(yīng)用鈦合金管鈦合金管應(yīng)用

型鈦合金：TB2、TB3、TB4這類合金強(qiáng)度高，但冶煉工藝復(fù)雜，難于焊接,應(yīng)用受到限制。主要用于350℃以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、軸、彈簧、輪盤等。4鈦合金的應(yīng)用鈦合金棒β鈦合金眼鏡架鈦離心泵4鈦合金的應(yīng)用鈦合金列管式換熱器

+

型鈦合金可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的熱強(qiáng)性、耐蝕性和低溫韌性。

+

型鈦合金主要用于制造400℃以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等.

4鈦合金的應(yīng)用α+β鈦合金組織α+β鈦合金組織（電鏡）4鈦合金的應(yīng)用

生物醫(yī)用材料飛機(jī)壓氣機(jī)葉片4鈦合金的應(yīng)用6.3鎂及鎂合金

鎂是地球上儲(chǔ)量最豐富的輕金屬元素之一，我國(guó)是世界上著名的產(chǎn)鎂大國(guó)，鎂是重要的合金元素，世界上鎂的最大消費(fèi)領(lǐng)域是作鋁合金添加元素。

鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，但與鋁合金和鈦合金相比，鎂合金的應(yīng)用很有限，主要是鎂合金的耐蝕性較差；高溫強(qiáng)度、蠕變性能較低，限制了鎂合金在高溫（150～350℃）場(chǎng)合的應(yīng)用。一、純鎂特性1.密度為1.74g/cm3，熔點(diǎn)為651℃，壓鑄成型性能好。2.鎂屬密排六方晶格，故室溫和低溫塑性較低，當(dāng)溫度提高到150～225℃時(shí)，塑性較好，能進(jìn)行各種形式的熱變形加工。3.強(qiáng)度低，鑄態(tài)時(shí)σb≈115Mpa，冷變形狀態(tài)時(shí)σb≈200Mpa；鎂的化學(xué)活性很強(qiáng)，在空氣中容易氧化，特別是在高溫下，若氧化反應(yīng)放出的熱量不能及時(shí)發(fā)散，則容易引起燃燒。

二、鎂合金性能

1.比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金、超高強(qiáng)度鋼相當(dāng)。

2.減振性好,彈性模量小,如可作飛機(jī)起落架輪轂材料。

3.塑性差,不宜作沖壓零件。

4.切削性很好。

5.抗腐蝕性差，防止電化學(xué)腐蝕。三、鎂合金分類及牌號(hào)1、純鎂中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成鎂合金。2、Mg-Mn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系和Mg-RE-Zr系等合金系。3、分為變形鎂合金和鑄造鎂合金。變形鎂合金：MB＋順序號(hào)。鑄造鎂合金：ZM＋順序號(hào)。牌號(hào)抗拉強(qiáng)度（Mpa）伸長(zhǎng)率％用途ZM12355飛機(jī)輪轂、支架等抗沖擊件ZM21852.5200℃以下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)零件等ZM31181.5高溫高壓下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)匣等ZM52255機(jī)艙隔框、增壓機(jī)匣等高載荷零件MB12108形狀簡(jiǎn)單受力不大的耐蝕零件MB225020飛機(jī)蒙皮、壁板及耐蝕零件MB82607形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件MB153359室溫下承受大載荷的零件，如機(jī)翼等鎂及鎂合金的應(yīng)用

航空航天工業(yè)、軍工領(lǐng)域、交通領(lǐng)域（包括汽車工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)、摩托車工業(yè)、自行車工業(yè)等）、3C領(lǐng)域等。鎂合金的特點(diǎn)可滿足于航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)p質(zhì)材料吸噪、減震、防輻射的要求，可大大改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能和明顯減輕結(jié)構(gòu)重量。從20世紀(jì)40年代開始，鎂合金首先在航空航天部門得到了優(yōu)先應(yīng)用。

B-36重型轟炸機(jī)每架用4086kg鎂合金簿板；洛克希德F-80噴氣式殲擊機(jī)鎂板機(jī)翼，使結(jié)構(gòu)零件從47758個(gè)減少到16050個(gè)；“大力神”火箭使用了600kg的變形鎂合金；“季斯卡維列爾”衛(wèi)星中使用了675kg的變形鎂合金；直徑約1米的“維熱爾”火箭殼體是用鎂合金擠壓管材制造的。我國(guó)的殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、民用機(jī)、機(jī)載雷達(dá)、地空導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、飛船上均選用了鎂合金構(gòu)件：一個(gè)型號(hào)的飛機(jī)最多選用了300-400項(xiàng)鎂合金構(gòu)件；一個(gè)零件的重量最重近300kg；一個(gè)構(gòu)件的最大尺寸達(dá)2m多。在軍工方面需要鎂合金板材以提高結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度,減輕裝備重量,提高武器命中率。6.3.2變形鎂合金航空中用的較多的變形鎂合金是MB15，屬M(fèi)g-Zn-Zr系合金，MB15是可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)度變形鎂合金。CompanyLogo

該合金室溫強(qiáng)度高，室溫拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、塑性、韌性均優(yōu)于其它鎂合金，綜合性能好。具有良好的熱塑性變形能力（熱加工變形后在空氣中冷卻相當(dāng)于淬火）、切削性、耐腐蝕性能，但焊接性能差?？捎糜谥圃?50℃溫度下工作的受力構(gòu)件，是生產(chǎn)和應(yīng)用歷史較久的合金之一，是國(guó)內(nèi)外廣泛用于宇航的結(jié)構(gòu)材料。6.3.3鑄造鎂合金

ZM1屬M(fèi)g-Zn-Zr系，是鑄造合金中強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度最高的一種合金，抗蝕性良好，鑄造工藝性能差。在ZM1基礎(chǔ)上加稀土之素(Re)得到ZM2、ZM8，鑄造性能提高了，但強(qiáng)度、塑性下降，適合鑄造170～200℃工作的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣，整流艙，電機(jī)殼體等。CompanyLogo

ZM5屬M(fèi)g-Al-Zn系，含Al量較高,能熱處理強(qiáng)化(淬火+人工時(shí)效)。具有高的比強(qiáng)度、良好的鑄造性能，可以焊接。該合金應(yīng)用廣泛，可用于制造飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表等承受較高的載荷的結(jié)構(gòu)體或殼體等。CompanyLogo6.3.4鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域

鎂合金作為目前密度最小的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)。鎂合金的特點(diǎn)可滿足于航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)p質(zhì)材料吸噪、減震、防輻射的要求，可大大改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能和明顯減輕結(jié)構(gòu)重量。從20世紀(jì)40年代開始，鎂合金首先在航空航天部門得到了優(yōu)先應(yīng)用。CompanyLogo

隨著鎂合金生產(chǎn)技術(shù)和性能的改進(jìn)，鎂合金在航空航天和領(lǐng)域上的應(yīng)用會(huì)有上升的趨勢(shì)。在航空航天方面用作飛機(jī)的起落架，艙門，連桿機(jī)構(gòu)，壁板，加強(qiáng)框，隔框，艙面，副翼蒙皮，戰(zhàn)術(shù)航空導(dǎo)彈艙段等，尤其是密度最小的Mg-Li合金，兼有強(qiáng)度，韌性和可塑性，倍受航空航天業(yè)的青睞。CompanyLogo6.4銅及銅合金

銅是最古老的金屬，我國(guó)有豐富的銅資源，也是最早使用銅合金的國(guó)家。CompanyLogo

6.4.1純銅的特點(diǎn)

外觀呈紫色，又稱紫銅。1.密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)為1083℃。

2.具有很高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，僅次于銀。3.具有良好的耐蝕性（指在大氣、淡水、海水中及非氧性酸性類介質(zhì)中耐蝕的金屬本質(zhì)）。但純銅及合金與其它金屬接觸時(shí)能產(chǎn)生接觸腐蝕，因此，許多銅及合金在使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行表面處理。

4.具有抗磁性，可制造具有抗磁干擾的羅盤、航空儀器等。

5.為面心立方晶格，強(qiáng)度低，退火狀態(tài)：σb=250～270MPa；塑性很好，δ=30～45%；良好的延展性，易于冷、熱加工。CompanyLogo

工業(yè)純銅，有T1，T2，T3，T4四種牌號(hào)，序號(hào)越大，純度越差。

注意與T8、T10的區(qū)別CompanyLogo6.4.2銅合金的特點(diǎn)和應(yīng)用

按制造工藝可分為變形合金和鑄造合金兩大類。除了高錫、高鉛、高錳等專用的鑄造銅合金外，大部分銅合金既可作變形合金也可作鑄造合金。CompanyLogo

一、黃銅以鋅為主要合金元素的銅合金，稱為黃銅。黃銅一般含60～95%銅，不能熱處理強(qiáng)化，退火狀態(tài)下使用，表面處理采用酸洗和鈍化。CompanyLogo

只含鋅的黃銅稱為普通黃銅，常用的牌號(hào)有H80，H70，H68等（數(shù)字為銅含量的百分比）。H70，H68又稱三七黃銅，常作彈殼，故又稱“彈殼黃銅”。

其他黃銅的牌號(hào)按合金元素列出，并給出銅以外元素的百分比。鑄造黃銅則在牌號(hào)前面加字母Z

如：硅黃銅ZCuZn16Si4，是最常見(jiàn)的鑄造黃銅合金。屬Cu-Zn-Si系的鑄造復(fù)雜黃銅。CompanyLogo

二、青銅銅與除鋅以外的元素組成的銅合金，稱為青銅。CompanyLogo

青銅的牌號(hào)變形青銅合金Q+